内容正文:
1.1.2 分散系及胶体
第一章
物质及其变化
知识目标
1. 通过观察 胶体制备实验及丁达尔效应现象,能准确概括胶体的分类依据(按分散剂状态)、制备原理(水解法)及特征性质(丁达尔效应),并运用该性质区分胶体与溶液。
核心素养
1. 宏观辨识与微观探析:能从宏观现象(红褐色液体、光亮通路)辨识胶体特征,结合胶体粒子直径(1–100 nm)与光散射原理,理解丁达尔效应的微观成因。
2. 科学探究与创新意识:能设计并实施激光照射对比实验,观察、记录、分析现象差异,形成基于实验证据推断分散系类别的探究能力。
3. 科学态度与社会责任:能联系云、雾、树林光柱等真实情境,认识胶体知识在自然现象解释与生活应用中的价值,增强尊重事实、服务生活的科学责任感。
学习目标
清晨的森林里,阳光穿过层层叠叠的枝叶,在薄雾中划出一道道金色光柱,宛如自然界的聚光灯;而当你走进电影院,放映机射出的光束在空气中清晰可见,仿佛一条悬浮的光之桥梁。那么,为什么这些光路在空气中如此明显,而在纯净的水中却完全消失呢? 这些现象看似寻常,却暗藏玄机——它们都指向一类介于溶液与浊液之间的特殊分散系:胶体。
课堂导入
一.分散系及其分类
1.定义:分散系就是把一种(或多种)物质分散在另一种(或多种)物质中所形成的体系
分散质:被分散成微粒的物质(通常量比较少)。
分散剂:容纳分散质的物质(通常量比较多)。
在这个体系中,包含两个基本部分:
一.分散系及其分类
(1)按分散质和分散剂的聚集状态分类
根据分散质和分散剂是气态、液态还是固态,理论上可以组合出 9种 常见的分散系
2.分类
气-气分散系:如空气,是气体分子均匀混合形成的均相体系。
固-气分散系:如烟、灰尘,由固体微小颗粒分散在空气中形成。
液-液分散系:如牛奶、酒精的水溶液,是两种或多种互不相溶或部分互溶的液体形成的分散体系。
气-固分散系:如泡沫塑料、面包、木炭,是气体以孔隙或气泡形式分散于固体基质中。
固-固分散系:如有色玻璃、合金、某些宝石。
液-气分散系:如云、雾,由液体小液滴分散在空气中构成,典型实例为森林薄雾。
气-液分散系:如泡沫、盐酸,其中气体以微小气泡形式分散于液体中。
固-液分散系:如糖水、油漆、泥水,指固体颗粒均匀或非均匀分散于液体介质中。
液-固分散系:如珍珠(包藏着水的碳酸钙)、受潮的固体物品,即液体被包裹或吸附于固体内部或表面。
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根据分散质和分散剂是气态、液态还是固态,理论上可以组合出 9种 常见的分散系:
(2)按分散质粒子直径的大小分类
这是化学上区分分散系最核心的标准,根据分散质粒子的大小,可以分为溶液、胶体和浊液:
一.分散系及其分类
2.分类
分散系类型 分散质粒子直径 主要特征 常见实例
溶液 小于 1 nm 均一、透明、稳定 食盐水、蔗糖溶液
胶体 1 ~ 100 nm 较均一、介稳体系 豆浆、薄雾、烟、有色玻璃
浊液 大于 100 nm 不均一、不稳定、易分层 泥水、油水混合物
注:胶体的稳定性介于溶液和浊液之间,属于介稳体系。
1.概念:胶体其实就在我们身边,它本质上是一种特殊的分散系。简单来说,当一种物质(分散质)以极小的微粒形式,分散在另一种物质(分散剂)中,且这些微粒的直径介于 1~100纳米(nm) 之间时,所形成的体系就叫做胶体。
二.胶体
如雾、豆浆、有色玻璃等都是常见胶体。
2.分类:按分散剂状态可分为气溶胶、液溶胶、固溶胶.
1. 气溶胶(气体作为分散剂):
常见例子:清晨的雾、天上的云、做饭时的烟、空气中的灰尘。
2. 液溶胶(液体作为分散剂)
常见例子:早餐喝的豆浆、牛奶(属于液-液胶体,也叫乳浊液)、写字用的墨水、刷墙的涂料、擦手的护手霜等。
3. 固溶胶(固体作为分散剂)
常见例子:漂亮的有色玻璃、昂贵的宝石(如烟水晶)、爱吃的果冻、用来吸水的珍珠(内部包藏着水的碳酸钙)。
操作方法:
在小烧杯中,加入40mL水,加热至沸腾, 向沸水中加入5~6滴饱和氯化铁溶液, 继续煮沸至溶液呈红褐色,停止加热。
3.胶体的制备
原理:FeCl3+3H2O=Fe(OH)3(胶体)+3HCl
在高中化学实验中,制备氢氧化铁胶体是最基础的操作,想要成功制得透明、均匀的胶体而非沉淀,需要注意以下几点:
原料与用水:必须使用饱和的FeCl₃溶液和蒸馏水。自来水中含有电解质,容易导致胶体发生聚沉,生成沉淀。
水的状态:一定要将蒸馏水加热至沸腾后,再逐滴加入FeCl₃饱和溶液。
控制用量与搅拌:FeCl₃饱和溶液只需滴加5-6滴即可,边滴加边轻微振荡烧杯,不能加入过多。
掌握加热时间(最关键):继续煮沸至液体呈红褐色时,必须立即停止加热。如果长时间过度加热,胶体会发生聚沉,最终生成红褐色的Fe(OH)₃沉淀,导致实验失败。
严禁搅拌过度:在加热过程中,不能用玻璃棒剧烈搅拌,否则会破坏胶体的介稳性,导致聚沉。
4.胶体的性质
(1)丁达尔效应
在较暗的环境下,用激光笔分别贴着杯壁水平照射液体,从侧面观察光路。
现象:可见到Fe(OH)3胶体有一条光亮的“通路”, 而CuSO4溶液看不到此现象。
这是因为胶体粒子对光线散射而形成的。
练习:
2.晨光穿透林间薄雾时,形成美丽光柱,薄雾属于( )
A.溶液 B.悬浊液 C.胶体 D.乳浊液
(2) 介稳性
胶体在一定条件下能稳定存在。
原因:胶体粒子可以吸附离子而带电,同种胶体粒子电性相同,相互排斥
(3)布朗运动
胶体粒子不断作无规则运动(布朗运动)。
由于胶粒带有电荷,在电场的作用下,胶粒在分散剂里做定向移动,这种现象叫做电泳。
(4)电泳
(5)聚沉
胶体的微粒在一定条件下聚集起来变成较大的颗粒,形成沉淀(或冻状物)从分散剂中析出的现象叫聚沉。
聚沉方法有:
①加入酸碱盐(电解质)
②加入带相反电荷的胶粒的胶体
③加热或搅拌
应用:卤水点豆腐、入海口形成沙洲、明矾净水、 FeCl3溶液用于伤口止血
(6)胶体的净化提纯——渗析法
原理:由于胶粒直径较大不能透过半透膜,而离子、小分子能透过半透膜;
方法:将胶体装入半透膜中,置于蒸馏水中静置一段时间,多次重复,或放置于流动的蒸馏水中,达到净化胶体的目的。
⑴ 盐卤点豆腐 ⑵ 学习中用的墨水
⑶ 明矾净水 ⑷ FeCl3溶液用于伤口止血
⑸ 水泥硬化 ⑹ 冶金厂大量烟尘用高压电除去
⑺ 土壤胶体中离子吸附和交换过程,保肥作用
⑻入海口沙洲的形成。
5、胶体的应用:
【阅读:常见的胶体】
烟、云、雾,河、湖、池塘中的水、血液、牛奶、豆浆、果冻、米粥汤、蛋清、胶水、墨水、液状涂料、肥皂水、有色玻璃、变色玻璃、土壤胶体、淀粉溶液。
5、胶体的应用:
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